实验四正弦波震荡电路.doc

实验四 正弦波震荡电路一、实验目的（1）学会RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件；（2）学会测量、测试振荡器。二、实验设备及器材1. 12V 直流电源 2. 函数信号发生器 3. 双踪示波器 4. 频率计 5. 直流电压表 6. 3DG122 或 90132 电阻、电容、电位器等三、实验原理及内容RC桥式正弦波震荡电路的测试（文氏电桥振荡器） 实验原理：文氏电桥振荡电路又称RC串并联网络正弦波振荡电路，它是一种较好的正弦波产生电路，适用于频率小于1MHz，频率范围宽，波形较好的低频振荡信号。从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，为了产生正弦波，必须在放大电路中加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器通常是得不到正弦波的，这是由于正反馈量很难控制，故还需要加入一些其它电路。运算放大器组成的文氏电桥RC正弦波震荡电路，如图所示：为了输出单一的正弦波，还必须进行选频，仅仅使某一频率的正弦信号被放大和反馈形成震荡，而使其它的频率成分被抑制。由于振荡的频率为f0=1/2RC，故在电路中可变换电容来进行振荡的频率的粗调，可用电位器代替R3，R4来进行频率的细调。电路起振以后，由于元件的不稳定性，如果电路增益增大，输出幅度将越来越大，最后由于二极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果增益不足，则输出幅度减小，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。图中负反馈支路的两个二极管即为自动限幅元件，主要利用二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性，来自动调节负反馈深度。 实验内容 （1）按照如上图的电路连接仿真电路； （2）启动仿真。用示波器观察有无正弦波输出。如无输出，调节R5使Vo没有明显的失真的正弦波，并观察Vo的值是否稳定。测量Vo和Vf的有效值和频率，并将记录填到表2.8-1中。 （3）保持其他参数不变，观察C1=C2=0.01uF和C1=C2=0.02uF两种情况下（输出波形不是真），分别测量Vo的幅值和频率，将数据记录于表2.8-1中，并于计算结果相比较。表3.8-1 正弦波振荡器仿真测试数据记录VfVOfH /fLC1=C2=0.01F2.203V6.460V1.567kHzC1=C2=0.02F2.204V6.464V786.707HzC1=C2=0.01uF时的波形极其频率：C1=C2=0.02uF时的波形极其频率： 实验结果的讨论与分析1、由振荡器的原理可知，当增大电位器R5阻值时，放大器的增益逐渐增大，当达到RP =（R5+R2）R1时，则振荡器总体电压放大倍数大于1，达到自激振荡的条件。此时开始自激振荡。当继续增大电位器时，增益继续增大，二极管开始非线性限幅，当输出幅值过大时，超过二极管限幅最值，开始出现非线性失真。2、根据实验预期，振荡的频率为，实验结果是，与实验的理论值相差不多。3、两个二极管即为自动限幅元件，主要利用的是二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性，来自动调节负反馈深度，使得输出电压基本保持不变。四、思考题：1、满足正弦波振荡电路的起振条件、振荡频率是什么？起振条件：正弦波振荡器有相位平衡条件与幅度平衡条件。幅度平衡条件的等号改为大于号，就是起振条件振荡频率：F=1/2RC2、如果发现Uo的波形接近于方波，可能是什么原因？应如何调整？原因：示波器的带宽不